Solitamente tendiamo ad affermare che gli
oggetti sono fatti di alcune
sostanze chimiche, a loro volta formate da
atomi specifici, fatti di
particelle subatomiche.
Ma di cosa sono composte queste particelle?
Molti teorici ritengono al riguardo che tali
componenti ultimi siano una forma di
energia creata dalle vibrazioni di bizzarre
entità multidimensionali che vengono chiamate
superstringhe.
Il
concetto teorico delle superstringhe nella
fisica moderna, è un concetto del tutto teorico, che tenta di fornire una spiegazione chiara ed accettabile a tutte le
particelle e le
forze fondamentali della
natura, racchiudendoli
in un'unica
teoria, considerando queste entità come
vibrazioni di sottilissime
stringhe supersimmetriche.
Tale
teoria è considerata da più parti una delle più promettenti teorie riguardo la
gravità quantistica. Con il termine di
teoria delle superstringhe, in realtà si vuole indicare una
contrazione del termine più corretto di "
teoria supersimmetrica delle stringhe" perché contrariamente a quanto affermato dalla
teoria bosonica delle stringhe, questa è la versione della
teoria delle stringhe che comprende i
fermioni e la
supersimmetria. Al momento non si hanno predizioni quantitative
sperimentali che possano essere verificate o smentite.
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| Particelle subatomiche |
Quindi non avendo una controprova, ad oggi il problema più importante della
fisica teorica è quello di dovere
armonizzare la
relatività generale, che speiga la
gravità e che possa essere applicata al
macrocosmo, ovvero sia alle
stelle,
galassie,
ammassi, con la
meccanica quantistica che si occupa di spiegare le altre tre
forze fondamentali che descrivono il
microcosmo (
elettroni,
fotoni,
quark).
Lo sviluppo di una
teoria quantistica dei settori comprendenti una forza, fornisce invariabilmente
probabilità infinite (e quindi prive di utilità). I
fisici teorici a tal proposito hanno dato vita ad una
tecnica matematica detta
rinormalizzazione che cancella questi "infiniti" che si trovano nell'
elettromagnetismo, nella
interazione nucleare forte e nell'
interazione nucleare debole, ma non quelli che si trovano nella
gravità (senza l'introduzione di un numero infinito di termini alla definizione
Lagrangiana della
teoria, rischiando la località, o altrimenti un numero finito di termini che non rispettano l'invarianza di Lorentz). Quindi lo sviluppo di una
teoria quantistica della
gravità deve essere espressa necessariamente in maniera diversa nei confronti delle
teorie che fanno riferimento alle altre forze della natura.
Il concetto che sta alla base della
teoria è quello che i
costituenti fondamentali della realtà sono "
stringhe" o "
corde" di lunghezza pari a quella di
Planck (1,616x10−35 m) che
vibrano a
frequenze differenti. Il
gravitone, la
particella che dovrebbe fare da
mediatrice della gravità, per esempio, è descritta dalla teoria come una
stringa che
vibra con ampiezza d'onda uguale a zero. Questa
particella nasce dalle
oscillazioni nello spazio di una
stringa chiusa; l'
elisione di
componenti energetiche sui vari piani di vibrazione rende possibile sia l'esistenza di particelle con massa nulla (ad esempio fotoni) che di
particelle dotate di
massa non nulla ed in cui alcune componenti energetiche non si elidono.
Un'altra condizione prevista dalla
teoria è che non vi sono differenze misurabilmente riscontrabili tra
stringhe che si "accartocciano" intorno a dimensioni più piccole di loro stesse e quelle che si muovono lungo dimensioni più grandi (cioè, gli effetti in una dimensione di grandezza R sono uguali a quelli in una dimensione di grandezza 1/R). Le
singolarità sono evitate in virtù del fatto che le conseguenze che si potrebbero osservare in un
Big Crunch non raggiungono mai lo zero. Infatti, se l'
universo dovesse iniziare un processo di contrazione tipo il Big Crunch, la
teoria delle stringhe ci dice che l'
universo non potrebbe mai diventare più piccolo delle dimensioni di una
stringa e che a quel punto dovrebbe iniziare ad espandersi.
